{"id":72821,"date":"2021-05-06T11:51:49","date_gmt":"2021-05-06T11:51:49","guid":{"rendered":"https:\/\/fujifilmnxtc.wpenginepowered.com\/stories\/quand-est-ce-trop-petit-une-discussion-de-details\/"},"modified":"2021-05-06T11:51:49","modified_gmt":"2021-05-06T11:51:49","slug":"quand-est-ce-trop-petit-une-discussion-de-d-tails","status":"publish","type":"story","link":"https:\/\/www.fujifilm-x.com\/zh-cn\/stories\/quand-est-ce-trop-petit-une-discussion-de-d-tails\/","title":{"rendered":"Quand est-ce trop petit ? \u2013 Une discussion de d\u00e9tails"},"content":{"rendered":"

Le capteur num\u00e9rique – Chapitre 2<\/h3>\n
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Le capteur est le c\u0153ur d\u2019un appareil photo num\u00e9rique, et d\u00e9termine en grande partie la qualit\u00e9 du r\u00e9sultat final. Cependant, les diff\u00e9rences entre les divers types et tailles ne sont pas toujours claires. Dans notre dernier X Story<\/a>, nous avons d\u00e9j\u00e0 discut\u00e9 de l’influence des dimensions d’un capteur. Examinons maintenant deux autres caract\u00e9ristiques importantes d’un capteur : le nombre de pixels et leur taille.<\/p>\n<\/blockquote>\n

La “d\u00e9finition” et la “r\u00e9solution” d’une image : quelle diff\u00e9rence ?<\/h2>\n

Une image num\u00e9rique se compose d’un certain nombre d’\u00e9l\u00e9ments, dit pixels<\/strong>, auxquels sont attribu\u00e9es des informations sp\u00e9cifiques. En cas d\u2019une image couleur RVB, chaque pixel porte sa propre valeur de luminosit\u00e9 pour les trois composantes chromatiques.<\/p>\n

Le nombre total de pixels<\/strong> (nombre en largeur x nombre en hauteur) s\u2019appelle la d\u00e9finition<\/strong> ou la taille<\/strong> de l’image. La photo de gauche dans l’exemple ci-dessous contient 1800 par 1200 pixels, d\u2019o\u00f9 une d\u00e9finition de 2,16 m\u00e9gapixels. Celle de droite compte 10x moins de pixels dans chaque direction, et a donc une d\u00e9finition 100x plus petite.<\/p>\n

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\nDeux images de d\u00e9finition diff\u00e9rente, repr\u00e9sent\u00e9es \u00e0 taille \u00e9gale.<\/span><\/p>\n

Une image num\u00e9rique n’a pas de dimensions en soi : celles-ci sont d\u00e9termin\u00e9es par la taille de l’affichage ou de l’impression. Un seul pixel ne mesure que quelques \u03bcm sur un \u00e9cran haute r\u00e9solution ou une impression de qualit\u00e9 sup\u00e9rieure, mais peut tout aussi bien avoir une taille de quelques mm2 sur un panneau d’affichage ou un \u00e9cran LED g\u00e9ant.<\/p>\n

Une fois que nous connaissons la taille d’une image, nous pouvons parler de sa r\u00e9solution<\/strong> – une mesure du nombre de pixels par unit\u00e9 de taille<\/strong>, exprim\u00e9e en pixels par pouce (ppi) ou en points par pouce (dpi). Les dispositifs d’affichage imposent g\u00e9n\u00e9ralement une r\u00e9solution fixe, par exemple 109 ppp pour un \u00e9cran de qualit\u00e9, 460 ppp pour un smartphone haut de gamme, ou encore 2880×1440 ppp pour une imprimante photo. Plus la r\u00e9solution est \u00e9lev\u00e9e, plus l’image est d\u00e9taill\u00e9e et donc appara\u00eet plus nette.<\/p>\n

Si l’image comporte plus de pixels par unit\u00e9 de longueur que le dispositif d’affichage ne l’exige (c’est-\u00e0-dire que l’image a une r\u00e9solution sup\u00e9rieure \u00e0 celle du dispositif), plusieurs pixels seront combin\u00e9s afin de r\u00e9duire la taille de l’image. \u00c0 l’inverse, les pixels seront r\u00e9pliqu\u00e9s pour augmenter la taille de l’image, mais en cons\u00e9quence le niveau de d\u00e9tail sera visiblement r\u00e9duit.<\/p>\n

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\nUne r\u00e9solution d’image trop faible se traduira par une image floue.<\/span><\/p>\n

Le fran\u00e7ais maintient \u2013 heureusement \u2013 une distinction correcte entre les termes “r\u00e9solution” et “d\u00e9finition”. En anglais et en n\u00e9erlandais, cependant, les deux sont souvent confondus. Par exemple, on parle d’un \u00e9cran ayant une r\u00e9solution de 2560×1440 pixels, ou encore d’un fichier image d\u2019une r\u00e9solution de 24 m\u00e9gapixels. Cette confusion peut entra\u00eener des confusions et des malentendus…<\/p>\n

Le capteur d’une cam\u00e9ra poss\u00e8de \u00e0 la fois une “d\u00e9finition” et une “r\u00e9solution”.<\/h2>\n

Un capteur CMOS contient un grand nombre d’\u00e9l\u00e9ments sensibles \u00e0 la lumi\u00e8re, organis\u00e9s en une structure matricielle. Ces photosites<\/strong> (en anglais : sensels<\/strong>, de \u201csensor elements\u201d) enregistrent les informations de l’image. Chaque photosite convertit d’abord la quantit\u00e9 de lumi\u00e8re incidente en un signal \u00e9lectrique analogique, qu’il transmet ensuite sous forme num\u00e9rique \u00e0 un processeur d’images. Par commodit\u00e9, le terme “pixels” est \u00e9galement utilis\u00e9 lorsqu’il s’agit en fait de “photosites”.<\/p>\n

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\nParam\u00e8tres typiques d’un capteur APS-C repr\u00e9sentatif.<\/span><\/p>\n

Prenons l’exemple d’un capteur au format APS-C avec une d\u00e9finition de 24MP, comme pr\u00e9c\u00e9demment utilis\u00e9 par le Fujifilm X-T2. Avec un ratio d’aspect de 3:2, ce capteur poss\u00e8de 6000 pixels sur le c\u00f4t\u00e9 long, et 4000 pixels sur le c\u00f4t\u00e9 court.<\/p>\n

Les dimensions d’un capteur APS-C sont d’environ 24×18 mm. Ce capteur a donc une r\u00e9solution de 250 pixels par mm (6000\/24 ou 4000\/16) ou 6350 pixels par pouce.<\/p>\n

La distance entre les centres des photosites adjacents – le pas des pixels<\/strong> – est de 4 \u03bcm (24\/6000 ou 16\/4000). La taille du pixel<\/strong> (la surface photosensible effective d’un photosite) sera en pratique toujours l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieure \u00e0 4×4 \u03bcm.<\/p>\n

D\u00e9finition du capteur et d\u00e9tails de l’image<\/h2>\n

Plus un capteur contient de pixels \u2013 c\u2019est \u00e0 dire plus la d\u00e9finition<\/strong> est \u00e9lev\u00e9e – plus il y a d’\u00e9l\u00e9ments disponibles pour d\u00e9crire l’image enregistr\u00e9e, et donc plus cette image sera d\u00e9taill\u00e9e (pour autant que l’objectif utilis\u00e9 ait un pouvoir s\u00e9parateur suffisamment \u00e9lev\u00e9, et qu’aucune information ne soit perdue en aval dans la cha\u00eene de traitement de l’image).<\/p>\n

Un plus grand nombre de pixels permet d’imprimer \u00e0 une taille plus grande, tout en conservant les d\u00e9tails, ou de recadrer une image plus serr\u00e9e sans perte de qualit\u00e9 notable. \u00c9videmment, l’industrie photo est toujours \u00e0 la recherche de moyens de pousser la d\u00e9finition des capteurs.<\/p>\n

Avec une taille de capteur constante<\/strong>, la seule fa\u00e7on d’augmenter sa d\u00e9finition est de r\u00e9duire la taille des photosites (et donc d’augmenter la r\u00e9solution).<\/p>\n

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\nPour un m\u00eame format de capteur, l’augmentation de la d\u00e9finition entra\u00eene des photosites plus petits.<\/span><\/p>\n

Cependant, il existe des limites \u00e0 la taille minimale des photosites pour une technologie de capteur ou un processus de production donn\u00e9s. En cons\u00e9quence, chaque format de capteur est associ\u00e9 \u00e0 une d\u00e9finition maximale r\u00e9alisable. Cette valeur optimale monte lentement \u00e0 mesure que la technologie CMOS \u00e9volue. Actuellement, les capteurs de pointe utilisent des tailles de photosites comprises entre 3,5 et 4,5 \u03bcm.<\/p>\n

\u00c0 d\u00e9finition constante<\/strong> (m\u00eame nombre total de pixels), la taille des photosites augmente (et la r\u00e9solution diminue) avec la taille du capteur. Les images enregistr\u00e9es avec de tels capteurs ne pr\u00e9sentent aucune diff\u00e9rence de d\u00e9tail lorsqu’elles sont affich\u00e9es ou imprim\u00e9es \u00e0 la m\u00eame taille.<\/p>\n

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\nLes diff\u00e9rents formats de capteurs ayant la m\u00eame d\u00e9finition ont des tailles de photosites diff\u00e9rentes.<\/span><\/p>\n

Cela explique pourquoi les capteurs aux d\u00e9finitions plus \u00e9lev\u00e9es apparaissent d’abord dans des formats plus grands, permettant une taille de photosite relativement plus \u00e9tendue. D’autre part, des facteurs techniques et \u00e9conomiques limitent le format maximal des capteurs qui peuvent encore \u00eatre fabriqu\u00e9s de mani\u00e8re rentable. Actuellement, cette limite se situe autour de 54x40mm.<\/p>\n

Si nous gardons une taille de photosite constante<\/strong> (et donc la m\u00eame r\u00e9solution), nous obtenons une s\u00e9rie de capteurs dont la d\u00e9finition augmente avec la taille du capteur.<\/p>\n

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\nSi la taille des pixels reste la m\u00eame, la taille du capteur d\u00e9termine le nombre total de pixels.<\/span><\/p>\n

Tous les capteurs des appareils Fujifilm S\u00e9rie X et GFX<\/a> r\u00e9cents sont bas\u00e9s sur une m\u00eame technologie CMOS de pointe, avec une taille de photosite de 3,76 \u03bcm<\/strong>. Sur les mod\u00e8les APS-C – dont le X-T4<\/a>, le X-Pro3<\/a>, le X-S10<\/a> et le X100V<\/a> – cela repr\u00e9sente une d\u00e9finition de 26,1<\/strong> m\u00e9gapixels. Le capteur \u201cau-del\u00e0 du plein-format\u201d des GFX100<\/a> et GFX100S<\/a> offre un total de 102<\/strong> m\u00e9gapixels.<\/p>\n

La couleur co\u00fbte (un peu) en r\u00e9solution<\/h2>\n

\u00c0 premi\u00e8re vue, chaque photosite du capteur fournit les informations pour un pixel de l’image finale. Cependant, les photosites sont “daltoniens” : ils ne saisissent qu’une valeur de luminosit\u00e9. Pour obtenir une image en couleur, un filtre portant un motif RVB est plac\u00e9 au-dessus du capteur. Ainsi, un photosite individuel enregistre soit une valeur rouge, verte ou bleue. Les valeurs RVB d’un pixel sont calcul\u00e9es en combinant les informations provenant de plusieurs photosites proches.<\/p>\n

La grande majorit\u00e9 des appareils photo num\u00e9riques – y compris les Fujifilm GFX50S<\/a>\/GFX50R<\/a> et GFX100<\/a>\/GFX100S<\/a> – utilisent une matrice de couleur Bayer<\/strong>, r\u00e9p\u00e9tant un motif 2×2 avec une zone rouge, une zone bleue et deux zones vertes chacune. La r\u00e9solution des informations sur la couleur est donc environ deux fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle des informations sur la luminosit\u00e9. Ce n’est pas du tout un probl\u00e8me : la vision humaine est beaucoup moins sensible aux variations chromatiques qu’aux variations de luminosit\u00e9.<\/span><\/p>\n

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\nGr\u00e2ce \u00e0 la matrice de couleur, les photosites enregistrent \u00e9galement des informations chromatiques.<\/span><\/p>\n

\u00c0 l’exception de certains mod\u00e8les d’entr\u00e9e de gamme (tels que le XF10<\/a>, le X-A7<\/a> et le X-T200<\/a>) dot\u00e9s d’un capteur \u00e0 24MP, Fujifilm utilise sa propre matrice de couleur X-Trans<\/strong> pour les appareils photo de la s\u00e9rie X. Ici, un motif 6×6 plus grand contient vingt carr\u00e9s verts, huit rouges et huit bleus. Cet arrangement permet d’obtenir une plus grande nettet\u00e9 et une plus haute puret\u00e9 des couleurs, ainsi qu’une plus faible probabilit\u00e9 de motifs d’interf\u00e9rence (moir\u00e9s).<\/p>\n

Une taille de photosite plus petite, une qualit\u00e9 d’image plus faible ?<\/h2>\n

Un capteur d’une certaine taille re\u00e7oit, ind\u00e9pendamment de sa d\u00e9finition, une quantit\u00e9 totale de lumi\u00e8re incidente qui sera “r\u00e9partie” entre les photosites individuels. Toutefois, avec un plus grand nombre de photosites, chacun re\u00e7oit une quantit\u00e9 de lumi\u00e8re plus faible, et l’information qui en r\u00e9sulte pourrait \u00eatre plus sensible aux signaux parasites.<\/p>\n

On en conclut souvent que les appareils photo dot\u00e9s d’un capteur de plus haute d\u00e9finition fourniront une image de moins bonne qualit\u00e9 (avec plus de bruit) dans des conditions de lumi\u00e8re moins favorables et en utilisant des valeurs ISO plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n

Toutefois, l’\u00e9volution rapide de la technologie des capteurs a largement rem\u00e9di\u00e9 \u00e0 ce probl\u00e8me. Par exemple, l’efficacit\u00e9 des microlentilles (qui concentrent la lumi\u00e8re incidente sur le photosite) et la transmission de la lumi\u00e8re \u00e0 travers le filtre color\u00e9 ont \u00e9t\u00e9 am\u00e9lior\u00e9es. Une construction plus intelligente du capteur CMOS lui-m\u00eame apporte \u00e9galement des avantages significatifs. Dans le type classique, les connexions \u00e9lectriques sont situ\u00e9es le long de la face sup\u00e9rieure de la couche semi-conductrice : par cons\u00e9quent, une partie de la lumi\u00e8re incidente ne peut atteindre les photosites.<\/p>\n

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\nLa structure sch\u00e9matique d’un capteur CMOS classique (\u00e9clair\u00e9 par l’avant).<\/span><\/p>\n

En inversant la couche semi-conductrice et en illuminant, pour ainsi dire, les photosites par l’arri\u00e8re (arrangement r\u00e9tro-\u00e9clair\u00e9<\/strong> ou back-side illuminated<\/strong>) l’efficacit\u00e9 lumineuse d’un capteur CMOS BSI<\/strong> est fortement augment\u00e9e et la sensibilit\u00e9 au bruit est r\u00e9duite.<\/p>\n

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\nUn capteur r\u00e9tro-\u00e9clair\u00e9 (BSI-CMOS) enregistre davantage de lumi\u00e8re et est donc plus efficace.<\/span><\/p>\n

D’autres am\u00e9liorations se trouvent dans la cha\u00eene de traitement en aval, comme la conversion analogique-num\u00e9rique param\u00e9trable (pr\u00e9servant la plage dynamique sur une large gamme de luminosit\u00e9) et des algorithmes plus performants pour le traitement du signal et la r\u00e9duction num\u00e9rique du bruit.<\/p>\n

Tous les appareils photo r\u00e9cents de la S\u00e9rie X et du GFX<\/a> de Fujifilm utilisent la m\u00eame technologie de pointe pour leurs capteurs BSI-CMOS<\/strong> (avec une taille de photosite de 3,76 \u03bcm et une conversion analogique-num\u00e9rique \u00e0 double gain). En ajoutant le support du processeur d\u2019image X-Processor 4<\/strong>, ils permettent de r\u00e9aliser des images d’une grande nettet\u00e9, aux couleurs pr\u00e9cises et avec une plage dynamique \u00e9tendue.<\/p>\n

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\nD\u00e9tail de l’installation The Accused par Mark Dion, collection Verbeke Foundation.<\/span>
\nPrise de vue avec GFX100S et GF80mmF1.7 (f\/8, 2.5s, ISO 400 – environ 62MP apr\u00e8s recadrage).<\/span><\/p>\n

\nLes quatre zones recadr\u00e9es \u00e0 100% (voir ci-dessous) t\u00e9moignent d\u2019 une excellente reproduction des d\u00e9tails, m\u00eame en basse lumi\u00e8re.<\/p>\n